intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình hóa học đại cương B - Chương 4

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

Thêm vào BST
Báo xấu
220
lượt xem 75
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dung dịch là một trạng thái của các chất có cấu trúc và tính chất đặc trưng riêng. Dung dịch là hệ phân tán nhưng không phải hệ phân tán nào cũng là dung dịch.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hóa học đại cương B - Chương 4

  1. Hoaù ñaïi cöông B - 44 - CHÖÔNG IV. DUNG DÒCH I.KHAÙI NIEÄM VEÀ DUNG DÒCH Dung dòch laø moät traïng thaùi cuûa caùc chaát coù caáu truùc vaø tính chaát ñaëc tröng rieâng. Dung dòch laø heä phaân taùn nhöng khoâng phaûi heä phaân taùn naøo cuõng laø dung dòch. 1.Heä phaân taùn: a. Ñònh nghóa Heä phaân taùn laø heä trong ñoù coù ít nhaát moät chaát phaân boá (chaát phaân taùn) vaøo moät chaát khaùc (moâi tröôøng phaân taùn) döôùi daïng nhöõng haït coù kích thöôùc nhoû beù. b. Phaân loaïi Coù theå phaân loaïi caùc heä phaân taùn döïa vaøo: - Traïng thaùi taäp hôïp cuûa chaát phaân taùn vaø moâi tröôøng phaân taùn: VD: Heä K-K, L-K, K-R, R-L, R-R… K: khí; L:loûng; R: raén. - Kích thöôùc haït phaân taùn: + Heä phaân taùn thoâ: caùc heä phaân taùn coù kích thöôùc côõ 10-5÷10-2cm. Heä naøy khoâng beàn vì kích thöôùc haït lôùn neân deã laéng xuoáng. * Huyeàn phuø: chaát phaân taùn laø chaát raén phaân boá trong chaát loûng. VD: Heä ñaát seùt trong nöôùc. * Nhuõ töông: chaát phaân taùn laø chaát loûng phaân boá trong chaát loûng. VD: Söõa goàm caùc haït môõ lô löõng trong chaát loûng. + Heä phaân taùn cao (heä keo): caùc haït phaân taùn coù kích thöôùc 10-7 ÷ 10-5cm. Heä naøy cuõng khoâng beàn vì caùc haït keo deã lieân hôïp nhau taïo thaønh nhöõng haït coù kích thöôùc lôùn hôn vaø laéng xuoáng. VD: Söông muø (L-K), khoùi (R-K), gelatin, keo daùn… + Heä phaân taùn phaân töû ion (dung dòch phaân töû ion, dung dòch): caùc haït phaân taùn coù kích thöôùc nhoû hôn 10-7 cm (kích thöôùc côõ phaân töû ion) neân heä phaân taùn trôû thaønh ñoàng nhaát veà thaønh phaàn, caáu taïo vaø tính chaát trong toaøn boä theå tích cuûa heä cuõng nhö laøm cho heä raát beàn, khoâng bò phaù huûy khi ñeå yeân theo thôøi gian. VD: Dung dòch muoái, dung dòch ñöôøng… ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  2. Hoaù ñaïi cöông B - 45 - 2. Dung dòch: a.Ñònh nghóa Dung dòch laø heä ñoàng theå goàm hai hay nhieàu chaát maø thaønh phaàn cuûa chuùng coù theå thay ñoåi trong giôùi haïn roäng. Trong dung dòch, chaát phaân taùn ñöôïc goïi laø chaát tan, moâi tröôøng phaân taùn ñöôïc goïi laø dung moâi. Vieäc phaân bieät chaát tan, dung moâi trong dung dòch döïa vaøo caùc tieâu chuaån: Dung moâi coù traïng thaùi taäp hôïp nhö traïng thaùi taäp hôïp cuûa dung dòch. VD: Dung dòch NaCl: NaCl laø chaát tan; H2O laø dung moâi. - Dung moâi vaø chaát tan cuøng traïng thaùi taäp hôïp: dung moâi ñöôïc xem laø chaát coù löôïng nhieàu hôn. Phaân loaïi: Tuøy theo traïng thaùi taäp hôïp cuûa chaát tan vaø dung moâi maø dung dòch coù ba loaïi: - Dung dòch khí: chaát tan vaø dung moäi laø chaát khí. VD: khoâng khí: 78%N2, 20%O2, 1%khí trô… - Dung dòch raén: chaát tan laø chaát loûng, raén hay khí vaø dung moâi laø chaát raén. VD: Hôïp kim Au-Ag, theùp khoâng ræ (18% Cr, 9% Ni, 0,1% C trong Fe7) - Dung dòch loûng: chaát tan laø chaát khí, loûng, raén va dung moâi laø chaát loûng. VD: Nöôùc bieån. Coù yù nghóa vaø vai troø quan troïng hôn caû laø caùc dung dòch loûng (ñaëc bieät vôùi dung moâi laø nöôùc). Do ñoù, chuùng ta seõ khaûo saùt chuû yeáu dung dòch loûng. II. DUNG DÒCH LOÛNG: 1. Söï taïo thaønh dung dòch loûng - Hieäu öùng nhieät quaù trình hoøa tan: Coù theå xem söï taïo thaønh dung dòch loûng goàm hai quaù trình chính: - Quaù trình vaät lyù: bao goàm söï phaù vôõ maïng löôùi tinh theå cuûa chaát tan (hay caét ñöùt lieân keát giöõa caùc phaân töû trong chaát loûng vaø chaát khí), söï khueách taùn vaøo dung moâi cuûa chaát tan vaø ñöôïc goïi chung laø söï chuyeån pha. Quaù trình naøy caàn toán naêng löôïng (∆Hcp) ñeå phaù vôõ maïng löôùi tinh theå. - Quaù trình hoùa hoïc: söï töông taùc giöõa tieåu phaân chaát tan vaø caùc phaân töû dung moâi. Töông taùc naøy ñöôïc goïi laø söï solvat hoùa hay hydrat hoùa (neáu dung moâi laø nöôùc). Quaù trình naøy toûa ra moät löôïng nhieät ∆Hs. Caùc hôïp chaát ñuôïc taïo thaønh trong quaù trình solvat hoùa hay hydrat hoùa goïi laø solvat hay hydrat. ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  3. Hoaù ñaïi cöông B - 46 - Nhieät quaù trình hoøa tan baèng toång ñaïi soá hieäu öùng nhieät cuûa hai quaù trình treân: ∆Hht = ∆Hcp + ∆Hs Tuøy theo giaù trò cuûa ∆Hcpvaø ∆Hs maø nhieät hoøa tan cuûa moät chaát coù theå laø döông hay aâm. VD: ∆Hht(NH4NO3) = 6,32 kcal/mol ∆Hht(KOH) = -13,3kcal/mol Nhieät löôïng thoaùt ra hay thu vaøo khi hoøa tan moät mol chaát ñöôïc goïi laø nhieät hoøa tan cuûa chaát ñoù. 2. Quaù trình hoøa tan vaø caân baèng hoaø tan: Xeùt söï hoøa tan cuûa chaát raén trong dung moâi loûng (nöôùc). - Khi cho tinh theå chaát raén A vaøo nöôùc thì caùc tieåu phaân ôû lôùp beà maët tinh theå do söï chuyeån ñoäng nhieät cuûa baûn thaân vaø lôùp döôùi taùc ñoäng töông taùc cuûa caùc phaân töû nöôùc phaân cöïc seõ taùch khoûi beà maët tinh theå, khueách taùn vaøo nöôùc vaø ñöôïc phaân boá ñeàu trong toaøn boä theå tích dung moâi. Söï hoøa tan cöù theá tieáp dieãn. - Ngöôïc laïi vôùi quaù trình hoøa tan laø quaù trình keát tuûa xaûy ra do trong dung dòch, caùc tieåu phaân chaát A khi chuyeån ñoäng nhieät hoãn loaïn coù theå va chaïm vaøo beà maët tinh theå vaø bò giöõ laïi do löïc huùt cuûa nhöõng tieåu phaân ôû lôùp beà maët tinh theå. Theo thôøi gian, toác ñoä cuûa quaù trình hoaø tan ngaøy caøng giaûm daàn, toác ñoä cuûa quaù trình keát tuûa ngaøy caøng taêng daàn. Khi toác ñoä cuûa hai quaù trình naøy ngang nhau thì heä seõ ñaït traïng thaùi caân baèng hoøa tan. hoaø tan Tinh theå chaát A Dung dòch chaát A ⇔ Keát tuûa Caân baèng hoøa tan cuõng laø caân baèng ñoäng vaø ñöôïc ñaëc tröng baèng tyû leä nhaát ñònh giöõa löôïng chaát tan vaø löôïng dung moâi ôû nhöõng ñieàu kieän beân ngoaøi xaùc ñònh. Khi caân baèng hoøa tan ñöôïc thieát laäp thì chaát tan thöïc teá khoâng tan theâm ñöôïc nöõa. Dung dòch öùng vôùi traïng thaùi naøy goïi dung dòch baõo hoøa. Dung dòch baõo hoøa laø moät heä beàn (caân baèng thöïc: ∆Ght=0): dung dòch coù theå toàn taïi bao laâu tuøy yù maø noàng ñoä vaãn khoâng ñoåi (ôû T0 vaø p cuûa heä ñöôïc duy trì khoâng ñoåi). Dung dòch coù löôïng chaát tan thaáp hôn löôïng chaát tan trong dung dòch baõo hoøa goïi laø dung dòch chöa baõo hoøa. Dung dòch naøy coù theå hoøa tan theâm moät löôïng chaát tan nöõa maø khoâng caàn phaûi thay ñoåi ñieàu kieän beân ngoaøi (∆Ght
  4. Hoaù ñaïi cöông B - 47 - baèng giaû: ∆Ght>0), chæ caàn khuaáy troän dung dòch hay theâm moät vaøi tinh theå nhoû chaát tan vaøo thì löôïng chaát tan coù dö baét ñaàu keát tinh laïi, quaù trình naøy tieáp tuïc cho ñeán khi noàng ñoä dung dòch ñaït noàng ñoä baõo hoøa ôû nhieät ñoä ñoù. 3. Noàng ñoä dung dòch vaø caùch bieåu dieãn: a. Ñònh nghóa Noàng ñoä dung dòch laø löôïng chaát tan trong moät löôïng hay moät theå tích nhaát ñònh cuûa dung dòch hay dung moâi. b. Caùch bieåu dieãn noàng ñoä - Noàng ñoä % khoái löôïng: chæ soá phaàn khoái löôïng chaát tan trong 100 phaàn khoái löôïng dung dòch. a C% = x 100 a+b Trong ñoù: a : khoái löôïng chaát tan (g) B : Khoái löôïng dung moâi (g) - Noàng ñoä phaân töû gam (noàng ñoä mol) (M): chæ soá phaân töû gam chaát tan trong 1l dung dòch. a x1000 CM = M.V Trong ñoù: a : khoái löôïng chaát tan (g) M : Phaân töû löôïng chaát tan V : Theå tích dung dòch (ml) Lieân heä giöõa CM vaø C% CM.M C% = x100 10d d: khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch (g/cm3) Trong ñoù: - Noàng ñoä molan (m): soá phaân töû gam chaát tan trong 1000g dung moâi. a x 1000 Cm = M.b Trong ñoù: a : soá (g) chaát tan hoøa trong b (g) dung moâi M : phaân töû gam chaát tan - Noàng ñoä phaân töû (noàng ñoä phaàn mol) (Ni ): cho bieát tæ soá giöõa soá phaân töû gam cuûa moät chaát (ni ) treân toång soá phaân töû gam (Σni ) cuûa caùc chaát taïo thaønh dung dòch. NI = ni ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  5. Hoaù ñaïi cöông B - 48 - ΣnI Σni = 1 VD: Dung dòch goàm hai caáu töû: chaát tan A vaø dung moâi B. nA nB NA = ; NB = ; NA +NB=1 nA+nB Na+nB - Noàng ñoä ñöông löôïng (N): soá ñöông luôïng gam chaát tan trong 1l dung dòch. a x 1000 CN = Ñ.V Ñ : ñöông löôïng gam chaát tan. CNÑ C% = 10d 4. Ñoä tan vaø caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ñoä tan: a.Ñoä tan Ñoä tan cuûa moät chaát laø noàng ñoä cuûa chaát ñoù trong dung dòch baõo hoøa ôû nhöõng ñieàu kieän nhaát ñònh. - Ñôn vò cuûa ñoä tan: gioáng ñôn vò cuûa noàng ñoä ( C%, CM,…). Thöôøng trong thöïc teá bieåu dieãn baèng soá gam chaát tan trong 100g dung moâi. - Phaân loaïi: + Chaát deã tan: coù ñoä tan >10g/100g dung moâi. + Chaát khoù tan: coù ñoä tan
  6. Hoaù ñaïi cöông B - 49 - - AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø aùp suaát: + Quaù trình hoøa tan chaát khí trong chaát loûng: * AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä A (k) +D(d) ⇔ A(d2) , ∆Hht
  7. Hoaù ñaïi cöông B - 50 - Tröôøng hôïp Na2SO4 laø tröôøng hôïp ñaëc bieät: töø 00C ñeán 320C: ñoä tan nhanh theo nhieät ñoä, nhöng treân 320C thì ñoä tan giaûm theo nhieät ñoä. C 10 20 30 40 T(0C) Do töø 0-320C : tinh theå chaát tan laø Na2SO4.10H2O (∆Hht>0). Treân 320C : caùc tinh theå hydrat maát nöôùc bieán thaønh muoái khan Na2SO4(∆Hht0 ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  8. Hoaù ñaïi cöông B - 51 - L H Ngöng tuï, ∆H
  9. Hoaù ñaïi cöông B - 52 - 2. Nhieät ñoä soâi vaø nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa dung dòch a.Khaùi nieäm Nhieät ñoä soâi vaø nhieät ñoä ñoâng ñaëc laø nhöõng ñaïi löôïng ñaëc tröng cho caân baèng bay hôi vaø hoùa raén cuûa chaát loûng nguyeân chaát. Ngöng tuï, ∆H < 0 Hoùa raén, ∆H < 0 H L Noùng chaûy, ∆H > 0 Bay hôi, ∆H > 0 R Nhieät ñoä soâi cuûa chaát loûng laø nhieät ñoä ôû ñoù aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa noù baèng aùp suaát beân ngoaøi. Nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa chaát loûng laø nhieät ñoä ôû ñoù aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa pha loûng baèng cuûa pha raén. T0s = 1000C (öùng vôùi aùp suaát beân ngoaøi 1at). Ví duï: H2O(l) : T0ñ = 00C ( öùng vôùi aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa nöôùc loûng vaø nöôùc ñaù laø 0,006 at). b. Nhieät ñoä soâi vaø nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa dung dòch: - Nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch luoân luoân cao hôn cuûa dung moâi nguyeân chaát. Nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa dung dòch luoân luoân thaáp hôn cuûa dung moâi nguyeân chaát. - Giaûi thích: * Dung dòch coù aùp suaát hôi baõo hoøa nhoû hôn cuûa dung moâi nguyeân chaát neân muoán cho aùp suaát hôi cuûa noù baèng aùp suaát beân ngoaøi caàn phaûi taêng nhieät ñoä ñun soâi dung dòch leân neân dung dòch coù nhieät ñoä soâi cao hôn dung moâi nguyeân chaát. Khi dung dòch soâi, dung moâi bay hôi, noàng ñoä chaát tan caøng taêng neân nhieät ñoä soâi taêng daàn. Nhieät ñoä baét ñaàu soâi ñöôïc goïi laø nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch. * Ñoái vôùi quaù trình hoùa raén, do aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa dung dòch nhoû hôn aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa dung moâi nguyeân chaát, neân muoán cho aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa pha raén (dung moâi raén) baèng aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa pha loûng (dung dòch) thì hôi treân pha raén phaûi ngöng tuï, do ñoù phaûi haï nhieät ñoä cuûa heä xuoáng töùc laø dung dòch coù nhieät ñoä ñoâng ñaëc thaáp hôn cuûa dung moâi nguyeân chaát. Trong quaù trình hoùa raén, caùc tinh theå dung moâi caøng ñöôïc taùch ra nhieàu thì noàng ñoä dung dòch caøng taêng, aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa dung moâi caøng giaûm neân ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  10. Hoaù ñaïi cöông B - 53 - nhieät ñoä hoùa raén cuûa dung dòch caøng thaáp. Nhieät ñoä baét ñaàu hoùa raén ñöôïc goïi laø nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa dung dòch. - Ñònh luaät Raoult II: “Ñoä taêng nhieät ñoä soâi vaø ñoä haï nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa dung dòch tyû leä thuaän vôùi noàng ñoä chaát tan trong dung dòch”. ∆ Ts = ksCm ∆ Tñ = kñCm Cm : noàng ñoä molan cuûa dung dòch Ks, kñ : Haèng soá nghieäm soâi, nghieäm ñoâng (heä soá tyû leä phuï thuoäc vaøo baûn chaát dung moâi). Ví duï: Nöôùc coù kñ = 1,68 ks = 0,52 3. AÙp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch: a. Hieän töôïng thaåm thaáu - Hieän töôïng thaåm thaáu laø söï khueách taùn caùc phaân töû dung moâi qua maøng baùn thaám ngaên caùch dung dòch vaø dung moâi tinh khieát hay 2 dung dòch coù noàng ñoä khaùc nhau. - Maøng baùn thaám laø maøng chæ cho caùc phaân töû dung moâi ñi qua maø khoâng cho caùc tieåu phaân chaát tan ñi qua (maøng taïo ra söï khueách taùn 1 chieàu). b. AÙp suaát thaåm thaáu Cho vaøo coác nöôùc nguyeân chaát 1 cylent chöùa dung dòch nöôùc ñöôøng coù ñaùy bòt baèng maøn thaám vaø 1 piston coù theå di chuyeån töï do. p Pittong Xi lanh Dung dòch ñöôøng h a c b Nöôùc Maøng thaåm thaáu Thí nghieäm vaà söï thaåm thaáu vaø aùp suaát thaåm thaáu ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  11. Hoaù ñaïi cöông B - 54 - Hieän töôïng thaåm thaáu xaûy ra: nöôùc töø coác chuyeån vaøo cylent vaø ñaåy piston leân. Coät nöôùc hình thaønh taïo ra aùp suaát thuûy tónh coù taùc duïng ngöôïc laïi vôùi aùp suaát thaåm thaáu: noù gaây neân söï khueách taùn caùc phaân töû töø trong cylent ra coác. Khi coác nöôùc ñaït ñoä cao h nhaát ñònh thì toác ñoä nöôùc ra vaø vaøo cylent baèng nhau. Neáu ngay töø ñaàu khi hieän töôïng thaåm thaáu môùi xaûy ra, ta ñaët moät troïng löôïng p naøo ñoù leân piston ñeå vöøa caân baèng vôùi aùp suaát thaåm thaáu thì khi ñoù hieän töôïng thaåm thaáu thöïc teá khoâng xaûy ra. Vaäy “AÙp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch baèng aùp suaát beân ngoaøi taùc duïng leân dung dòch ñeå cho hieän töôïng thaåm thaáu khoâng xaûy ra”. Nhaø thöïc vaät Ñöùc Pfeffer ñaõ phaùt hieän vaø ño aùp suaát thaåm thaáu caùc dung dòch loaõng, töø ñoù keát luaän: - AÙp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch khoâng phuï thuoäc vaøo baûn chaát tan vaø dung moâi maø chæ phuï thuoäc vaøo soá löôïng tieåu phaân chaát tan. - AÙp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch tyû leä thuaän vôùi noàng ñoä tuyeät ñoái cuûa dung dòch: = RCT π : aùp suaát thaåm thaáu (atm) π C : noàng ñoä mol chaát tan T : nhieät ñoä tuyeät ñoái. R : haèng soá khí (R = 0,082 latm/mol ñoä) Töø ñoù Van’t Hoff phaùt bieåu ñònh luaät: “AÙp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch coù ñoä lôùn baèng aùp suaát gaây bôûi chaát tan neáu nhö ôû cuøng nhieät ñoä ñoù noù ôû traïng thaùi khí vaø chieám theå tích baèng theå tích dung dòch”. IV. DUNG DÒCH ÑIEÄN LY 1. Tính chaát baát thöôøng cuûa caùc dung dòch axit – baz – muoái: Khi nghieân cöùu caùc dung dòch loaõng cuûa nhöõng chaát tan khaùc nhau trong nöôùc, ngöôøi ta nhaän thaáy caùc dung dòch axit, baz vaø muoái coù 2 ñaëc ñieåm khaùc bieät so vôùi dung dòch cuûa chaát tan phaân boá döôùi daïng phaân töû nhö ñöôøng, glyce’rin… a. Ñaëc ñieåm 1 Caùc dung dòch axit, baz, muoái trong nöôùc khoâng tuaân theo caùc ñònh luaät Raoult, Van’t Hoff veà aùp suaát thaåm thaáu (π), ñoä giaûm aùp suaát hôi baõo hoøa (∆P) ñoä taêng ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  12. Hoaù ñaïi cöông B - 55 - nhieät ñoä soâi vaø ñoä haï nhieät nhieät ñoä ñoâng ñaëc (∆Ts, ∆Tñ) nhö dung dòch loûng, loaõng, chaát khoâng ñieän ly. Caùc ñaïi löôïng π, ∆P, ∆T cuûa nhöõng dung dòch naøy coù giaù trò xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm luoân luoân lôùn hôn soù vôùi tính toaùn theo caùc ñònh luaät ñoù. Ví duï: Ñoä giaûm nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa dung dòch chöùa 10g NaCl trong 100g nöôùc tính theo coâng thöùc cuûa Raoult: m 10 = 0,3180 ∆tñ = kñ = 1,86 M 58,5 Nhöng giaù trò thöïc teá ño ñöôïc laø 0,6170; töùc laø lôùn hôn gaàn gaáp 2 laàn so vôùi tính theo lyù thuyeát Van’t Hoff thaáy raèng muoán aùp duïng ñöôïc nhöõng ñònh luaät noùi treân vaøo dung dòch axit, baz, muoái trong nöôùc thì phaûi theâm vaøo coâng thöùc cuûa chuùng 1 heä soá ñieàu chænh i naøo ñoù: π’ = iRCT = iπ ∆P’ = iP0NB = i∆P ∆T’ = ikCm = i∆T π’, ∆P’, ∆T’ : Ñaïi löôïng ño baèng thöïc nghieäm. π, ∆P, ∆T : Ñaïi löôïng tính theo caùc ñònh luaät Raoult, Van’t Hoff. i : Heä soá ñaúng tröông hay heä soá Van’t Hoff. ∆P’ ∆T’ π ’ i= = = ∆P ∆T π b. Ñaëc ñieåm 2 Caùc dung dòch axit, baz, muoái trong nöôùc coù tính daãn ñieän maëc duø baûn thaân muoái raén nguyeân chaát, baz raén nguyeân chaát, axit nguyeân chaát, nöôùc nguyeân chaát khoâng daãn ñieän. 2. Söï ñieän ly vaø thuyeát ñieän ly: + Ñeå giaûi thích caùc tính chaát ñaëc bieät treân, naêm 1887 Arrhe’nius ñeà ra thuyeát ñieän ly coù noäi dung nhö sau: - “Khi hoøa tan axit, baz, muoái trong nöôùc thì xaûy ra söï phaân ly caùc chaát naøy, taïo thaønh caùc tieåu phaân tích ñieän goïi laø ion; ion mang ñieän tích döông goïi laø cation, ion mang ñieän tích aâm goïi laø anion. - Ñoä daãn ñieän cuûa caùc dung dòch axit, baz, muoái trong nöôùc tyû leä vôùi noàng ñoä chung caùc ion trong dung dòch”. ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  13. Hoaù ñaïi cöông B - 56 - Söï phaân ly thaønh ion cuûa caùc chaát tan trong dung dòch ñöôïc goïi laø söï ñieän ly. Chaát phaân ly thaønh ion trong dung dòch (hay khi noùng chaûy) ñöôïc goïi laø chaát ñieän ly. + Thuyeát ñieän ly Arrte’nius giaûi thích caùc tính chaát cuûa dung dòch ñieän ly. +Söï baát thöôøng cuûa caùc ñònh luaät Raoult – Van’t Hoff: Do söï phaân ly thaønh ion cuûa chaát ñieän ly maø soá tieåu phaân thöïc coù trong dung dòch taêng leân so vôùi soá phaân töû ñaõ hoøa tan. Caùc ñaïi löôïng π, ∆P, ∆T tæ leä thuaän vôùi soá tieåu phaân chaát tan neân trong dung dòch ñieän ly, soá tieåu phaân naøy taêng, do ñoù π, ∆P, ∆T taêng. Heä soá i cho bieát soá tieåu phaân thöïc coù so vôùi soá phaân töû ñaõ hoøa tan trong dung dòch: dung dòch chaát tan khoâng phaân ly i =1, dung dòch chaát tan phaân ly I>1; khi pha loaõng dung dòch thì i coù theå tieán ñeán nhöõng giaù trò nguyeân 2,3,4.. chí soá ion coù trong phaân töû chaát ñieän ly. Ví duï: Dung dòch Ca(NO3)2 trong nöôùc coù i =1,81; neáu pha loaõng voâ cuøng thì i≈3. - Tính daãn ñieän: Cuõng do söï coù maët cuûa caùc ion traùi daáu maø khi ñaët dung dòch vaøo ñieän tröôøng thì caùc ion chuyeån dôøi coù höôùng veà caùc ñieän cöïc, vì vaäy dung dòch ñieän ly coù khaû naêng daãn ñieän. + Haïn cheá cuûa thuyeát ñieän ly Arrhe’nius: - Xem quaù trình ñieän ly cuûa moïi chaát ñieän ly (keå caû chaát ñieän ly maïnh) ñôn giaõn nhö moät quaù trình thuaän nghòch; xaûy ra khoâng hoaøn toaøn vaø boû qua töông taùc tónh ñieän cuõng nhö töông taùc lyù hoaù giöõa caùc ion vôùi dung moâi. - Khoâng ñeà caäp ñeán nguyeân nhaân gaây ra hieän töôïng ñieän ly vaø cô cheá cuûa quaù trình ñieän ly. b. Thuyeát ñieän ly hieän ñaïi – cô cheá ñieän ly Theo Kablukov :”Nguyeân nhaân cô baûn cuûa söï ñieän ly laø taùc duïng töông hoã giöõa chaát ñieän ly vaø caùc phaân töû dung moâi ñeå taïo thaønh caùc ion bò solvat hoùa” (neáu dung moâi laø nöôùc thì taïo thaønh ion hydrat hoùa). Ta khaûo saùt quaù trình ñieän ly moät soá chaát : - Söï ñieän ly cuûa hôïp chaát ion : Caùc hôïp chaát ion coù maïng löôùi tinh theå caáu taïo töø nhöõng ion döông vaø aâm saép xeáp luaân chuyeån nhau ôû caùc nuùt maïng. Quaù trình ñieän ly hôïp chaát ion thöïc thaát laø quaù trình phaân ly caùc ion coù saün trong maïng tinh theå hôïp chaát. ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  14. Hoaù ñaïi cöông B - 57 - K+.mH2O(d2)+Cl-.nH2O(d2) Ví duï: KCl(r) + (m+n)H2O = K+ K+ Cl Cl K+ K+ Cl Cl K+ K+ K+ Cl Cl K+ K+ Cl Cl Cl Sô ñoà hoøa tan muoái - Söï ñieän ly cuûa hôïp chaát coäng hoùa trò coù cöïc : Ñaàu tieân caùc phaân töû chaát tan döôùi taùc duïng cuûa phaân töû löôõng cöïc nöôùc seõ bò bieán daïng vaø chuyeån töø caáu truùc coù cöïc sang caáu truùc ion, sau ñoù môùi tieáp töïc phaân ly thaønh ion nhö hôïp chaát ion. Vaäy söï ñieän ly cuûa caùc hôïp chaát coäng hoùa trò laø quaù trình ion hoùa. H+.mH2O(d2) Cl- Ví duï: HCl(k) + (m+n)H2O(l) + → .nH2O(d2) + - + + - - Sô ñoà phaân ly cuûa phaân töû coù cöïc trong dung dòch - Söï ñieän ly cuûa hôïp chaát ion coäng hoùa trò coù cöïc. Ví duï: Na – O NaHCO3 C=O H -O Söï phaân ly ñaàu tieân xaûy ra ôû lieân keát ion : Na+ HCO-3 NaHCO3 = + Sau ñoù xaûy ra ôû lieân keát coäng hoùa trò coù cöïc maïnh HCO-3 H+ CO32- = + Söï phaân ly khoâng xaûy ra ôû nhöõng lieân keát coäng hoùa trò coù cöïc yeáu khoâng coù khaû naêng ion hoùa. * Chuù yù: Trong thöïc teá, ñeå ñôn giaõn ngöôøi ta thöôøng vieát caùc phöông trình ñieän ly nhö sau: Na+ Cl- NaCl = + H+ Cl- HCl = + ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  15. Hoaù ñaïi cöông B - 58 - Töø söï khaûo saùt treân, thaáy raèng vai troø cuûa dung moâi ñoái vôùi söï ñieän ly raát quan troïng. Ngoaøi nöôùc ra, coøn nhieàu dung moâi khaùc nhö axit formic, hydro florua loûng… cuõng coù taùc duïng ion hoùa. Phaân töû cuûa dung moâi phaân cöïc caøng maïnh, haèng soá ñieän moâi cuûa noù caøng lôùn thì taùc duïng ion hoùa cuûa noù caøng maïnh. c. Ñoä ñieän ly Ñeå ñaëc tröng cho khaû naêng phaân ly cuûa chaát ñieän ly trong dung dòch, ngöôøi ta duøng ñaïi löôïng ñoä ñieän ly α. - Ñònh nghóa: Ñoä ñieän ly laø tyû soá giöõa soá phaân töû ñaõ phaân ly thaønh ion(n) treân toång soá phaân töû ñaõ hoøa tan trong dung dòch (n0). n α= n0 0
  16. Hoaù ñaïi cöông B - 59 - + Nhieät ñoä : Ñoä ñieän ly taêng khi taêng nhieät ñoä vì ña soá quaù trình ñieän ly keøm theo söï thu nhieät. V. CAÂN BAÈNG TRONG DUNG DÒCH CHAÁT ÑIEÄN LY YEÁU 1.Haèng soá ñieän ly vaø phöông trình haèng soá ñieän ly: Quaù trình ñieän ly cuûa chaát ñieän ly yeáu laø quaù trình thuaän nghòch tuaân theo ñònh luaät caân baèng hoùa hoïc. Khi hoøa tan chaát ñieän ly yeáu AmBn vaøo nöôùc, ta coù caân baèng ñieän ly: AmBn ⇔ mAn++nBm- Theo ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng veà haèng soá caân baèng: CmAn+ . CnBm- K= CAmBn K: haèng soá ñieän ly ( baèng soá ion hoùa). C: Noàng ñoä caùc ion (iong/l) hay noàng ñoä chaát ñieän ly (mol/l) luùc caân baèng. Haèng soá ñieän ly cuõng laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho moãi chaát ñieän ly vaø dung moâi vaø chæ phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä. 2. Lieân heä giöõa haèng soá ñieän ly vaø ñoä ñieän ly: A+ B- Xeùt caân baèng ñieän ly : AB + ⇔ Noàng ñoä ban ñaàu : C 0 0 Noàng ñoä caân baèng : C-αC αC αC α: ñoä ñieän ly Theo C2α2 CA+ CB- K= = CAB C-Cα α2 K= C : Bieåu thöùc cuûa ñònh luaät pha loaõng Ostwald 1-α Khi α
  17. Hoaù ñaïi cöông B - 60 - 3. Söï phaân ly cuûa axit vaø baz yeáu ña baäc - Xeùt söï ñieän ly cuûa axít cacbonic: H+ + HCO3- Naác 1: H2CO3 ⇔ CH+CHCO- Ka1 = 3 CH2CO3 HCO3- ⇔ H+ + CO32- Naác 2: CH+CCO2-3 Ka2 = CHCO-3 + Phöông trình ñieän ly toång coäng: 2H+ + CO32- H2CO3 ⇔ Haèng soá ñieän ly chung cuûa axít vaø baz yeáu ña baäc baèng tích caùc haèng soá ñieän ly töøng baäc cuûa chuùng : K = Ka1 Ka2… Ñoái vôùi caùc axít vaø bazô yeáu ña baäc thì K1>>K2>K3, do aûnh höôûng cuûa caùc ion sinh ra ôû baäc 1 ñoái vôùi caân baèng ñieän ly cuûa nhöõng naác sau. Neân trong thöïc teá chæ caàn chuù yù ñeán söï phaân ly cuûa baäc 1vaø boû qua söï phaân ly cuûa caùc baäc sau. 4. Söï ñieän ly cuûa caùc hydroxyt löôõng tính: Ví duï: Zn(OH)2, Be(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3… Söï ñieän ly cuûa chuùng coù theå xaûy ra theo kieåu axít hay kieåu bazô phuï thuoäc vaøo moâi tröôøng dung dòch vaø töông öùng moãi kieåu ñieän ly seõ coù caùc haèng soá ñieän ly rieâng. Zn2+ 2OH- : trong moâi tröôøng Ví duï: Zn(OH)2 + ⇔ axit 2H+ ZnO22- : trong moâi tröôøng bazô H2ZnO2 + ⇔ 5. Söï ñieän ly cuûa muoái: Ví duï: Söï phaân ly cuûa muoái axit NaH2PO4 Na+ H2PO4- NaH2PO4 = + H2PO4- H+ H2PO42- + ⇔ H2PO42- H+ PO43- + ⇔ Ví duï: Söï ñieän ly cuûa muoái baz Fe(OH)2Cl Fe(OH)2+ Cl- Fe(OH)2Cl = + ThS. Hoà Thò Bích Ngoïc Khoa Hoaù hoïc
  18. Hoaù ñaïi cöông B - 61 - Fe(OH)2+ Fe(OH)2+ OH- + ⇔ Fe(OH)2+ Fe3+ OH- + ⇔ Ví duï: Söï phaân ly cuûa muoái phöùc [Ag(NH3)2]Cl [Ag(NH3)2]Cl = [Ag(NH3)2]+ + Cl- [Ag(NH3)2]+ ⇔ [Ag(NH3)2]+ + NH3 + + [Ag(NH3)] ⇔ Ag + NH3 Trong caùc ví duï treân, baäc phaân ly thöù nhaát töông öùng vôùi söï phaân ly xaûy ra ôû lieân keát ion neân xaûy ra maïnh vaø haàu nhö hoaøn toaøn coøn caùc baäc sau xaûy ra raát yeáu. Rieâng ñoái vôùi muoái phöùc, haèng soá ñieän ly chung cuûa ion phöùc ñaëc tröng cho ñoä beàn cuûa muoái phöùc (haèng soá khoâng beàn Kkb). Kkb caøng nhoû thì muoái phöùc caøng beàn. [Ag(NH3)2]+ Ag+ Ví duï: + 2NH3 ⇔ + 2 CAg C NH3 Kkb = CAg(NH3)2) + VI. CAÂN BAÈNG TRONG DUNG DÒCH CHAÁT ÑIEÄN LY MAÏNH: 1. Ñaëc ñieåm cuûa dung dòch chaát ñieän ly maïnh: - Trong dung dòch nöôùc, chaát ñieän ly maïnh thöïc teá phaân ly hoaøn toaøn thaønh ion. Coù theå chöùng minh ñieàu naøy baèng hai söï kieän sau: + Caùc dung dòch chaát ñieän ly maïnh duø ôû nhöõng noàng ñoä raát loaõng cuõng khoâng tuaân theo ñònh luaät khoái löôïng. + Trong dung dòch chaát ñieän ly maïnh khoâng coù caùc phaân töû trung hoøa cuûa chaát ñieän ly toàn taïi. - Nhö vaäy dung dòch chaát ñieän ly maïnh coù ñoä ñieän ly α=1, heä soá ñaúng tröông phaûi laø nhöõng soá nguyeân (i= 2,3,4…) vaø ñoä daãn ñieän ñöông löôïng phaûi khoâng thay ñoåi khi pha loaõng dung dòch (vì soá ion taïo thaønh trong dung dòch khoâng phuï thuoäc vaøo ñoä pha loaõng). - Tuy nhieân thöïc teá laïi khaùc: ñoä ñieän ly cuûa dung dòch chaát ñieän ly luoân
  19. Hoaù ñaïi cöông B - 62 - 2. Thuyeát chaát ñieän ly maïnh(Debye, Huckel, Onsagel): - Do söï phaân ly hoaøn toaøn cuûa chaát ñieän ly maïnh neân trong dung dòch cuûa chuùng noàng ñoä caùc ion lôùn, caùc ion ôû gaàn nhau laøm xuaát hieän löïc huùt töông hoã giöõa caùc ion. Ñieàu naøy laøm cho moãi ion trong dung dòch ñöôïc bao quanh gaàn mình moät lôùp hình caàu caùc ion ngöôïc daáu ñöôïc goïi laø “baàu khí quyeån ion”, xa hôn laø lôùp ion cuøng daáu (traät töï phaân boá gaàn gioáng trong tinh theå). Nhö vaäy, caùc ion khoâng ñöôïc hoaøn toaøn töï do chuyeån ñoäng. + Khi coù ñieän tröôøng taùc duïng leân dung dòch, söï chuyeån ñoäng cuûa caùc ion veà ñieän cöïc bò caûn trôû bôûi caùc löïc do baàu khí quyeån ion gaây ra neân ñoä daãn ñieän ñöông löôïng cuûa dung dòch giaûm. Khi dung dòch chaát ñieän ly coù noàng ñoä beù thì caùc ion ôû xa nhau neân löïc huùt töông hoã giöõa caùc ion khoâng ñaùng keå, aûnh höôûng cuûa caùc yeáu toá kìm haõm söï chuyeån ñoäng cuûa ion nhoû. Do ñoù, ñoä daãn ñieän ñöông löôïng taêng khi pha loaõng dung dòch. -Trong dung dòch chaát ñieän ly maïnh, soá ion thöïc söï tham gia vaøo quaù trình daãn ñieän chæ moät phaàn trong soá caùc ion ñaõ phaân ly. Vì vaäy, ñoä ñieän ly cuûa dung dòch xaùc ñònh döïa treân vieäc ño ñoä daãn ñieän phaûi nhoû hôn 1(α
  20. Hoaù ñaïi cöông B - 63 - - Lieân heä giöõa hoaït ñoä vaø noàng ñoä: a=fc f: heä soá hoaït ñoä. f
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2